JPS6229770A - 水力原動機の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は水力原動機の制御方法に係り、特に、中小水力
原動機の流量及び回転速度の効率的で、簡便な制御方法
に関する。

〔発明の背景〕

従来、水力原動機の調速機は、その水力原動機の流量調
節手段、例えば、案内羽根の開度を調節する事によって
流量を制御し、その結果として、回転部の回転速度を制
御する事が本来の役割である。そして、水力電動機を起
動してから発電機を１電力系統へ同期投入するまでの間
は、正に上述の制御が行なわれる。しかし、近年多くの
電力系統は、接続される電動機の数、容量共に大であり
、その周波数はほとんど変化しないため、ひとたび二発
電機を電力系統へ同期投入した後は、周波数制御、即ち
、回転速度制御はほとんど必要なくなる。

その代りに電力系統からの要求出力に応じて案内羽根を
制御する事が行なわれている。しかし、電力系統が小さ
い場合、特に、単独の負荷に単独の原動機が配置されて
いる、いわゆる、単独送電の場合には、発電機を負荷側
と同期接続した後でも、負荷の変動に応じて周波数は容
易に変化するため。

原動機が運転している間は、常に、何らかの回転速度制
御装置が必要となる。もちろん、この様な原動機に従来
の調速機を設置すれば１通常の回転速度制御は行なわれ
、原動所としての役割は達成できるが、原動所立地上の
種々の条件から、原動機の容量が小さい、いわゆる、中
小水力原動所で大容量機用と同じ従来の調速機を設置す
ると、調速機のコストは大容量機用と中小容量機側とで
は容量の比はどにコストの差はないため、原動機のコス
トに比べて調速機のコストが割高になるという欠点があ
った。ここで従来の調速機として考えているものは１回
転部の回転速度を検出し、同期速度と比較し、その差に
応じて、原動機の流量調節手段１例えば、案内羽根を制
御する信号を発し、必要な増巾手段、例えば、油圧装置
の助けを借りて、案内羽根を制御する。

一方、容量の小さい中小水力機械の場合には。

制御装置にかかるコストをできる限り低減するために、
案内羽根等の流量調節手段は往々にして全開か全開かの
いわゆる、オン−オフ制御しか行なわない場合があるが
、こうすると、流量が減って設計値の１／２とか１／３
の値になった時には。

水車は非常に効率の悪い運転をまた、負荷が増減するこ
とになった場合は、回転速度、すなわち、周波数が減増
し、負荷に応じ周波数が一定に保てないという不具合を
余儀なくされるという欠点があった。

発電機の出力端に制動抵抗を挿入して水車を制御する発
明の例には、特公昭５０−３０８０５号公報がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、簡便で安価で、しかも効率的な水力原
動機の流量及び速度制御方法を提供することにある。

［発明の概要〕 本発明は、流量調節手段は水路系の条件、例えば、その
時々に得られる水量又は落差によって最適な運転状態と
なるように制御し、回転速度は、流量調節手段の制御と
は全く切り離して、本来電力を供給すべき負荷とは別の
、回転速度制御用に別個に設けられた可変負荷を調節す
る事によって制御し、簡便で効率的な流量及び回転速度
の制御を行なえるようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下１図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

第３図はある流れ込み式水力発電所の水路系を示す図面
で、１は上水槽２への導水路、３は上水槽２と水車４と
を結ぶ水圧鉄管、５は上水槽水位がある規定値（Ｈｌ）
を超えた場合には、水を水車４を通さずに下流水路６へ
導くための余水路である。導水路１を流れる水量をＱ４
、水圧鉄管３及び水車４を流量る水量をＱｌ、余水路５
を流れる水量をＱ７とする。更に、上水槽には上水槽水
位の最大値Ｈ１と最小値Ｈ１との間の三つの水位Ｈ，，
Ｈ，，Ｈ，を検出できる水位検出器が設田されている。

又、水車４の基準落差における流量特性を、第２図中の
曲線Ｆによって示されるようなものとする。さて、水車
が長時間停止していた後は−Ｑｔ＝Ｏであったので、上
水槽水位はＨｌまで上昇し、Ｑ、＝Ｑ、となって、導水
路から上水槽へ流れ込む水は、全て、余水路を経て下流
水路へ流れている。この状態で電力発生の要求があって
、水車を起動する場合には、まず、案内羽根を最大関度
Ａ１　まで開く、すると定常状態では第４図に従って、
水車４は略Ｑ工なろ水を流す事になる。ここでＱ、　＞
Ｑ、の場合には、水車４はＡ１なる開度で略Ｑ１なる水
を流しである一定出力を出し、Ｑ、−Ｑ、分の水が余水
路５を経て下流水路６へ流され、上水槽水位はＨｌに一
定に保たれる。Ｑ、＜Ｑ、の場合には、水車４を流れる
水量が多いため、上水槽水位は低下する事になる。上水
槽水位がＨｌまで下がった事が水位検出器により検出さ
れた場合には、水車流量Ｑ、を減らすべく、案内羽根を
一段小さな開度Ａ３まで閉め込む。

すると、定常状態では第４図に従って、水車４を流れる
流量は略Ｑ２　となる、ここでＱ、＞Ｑ、の場合には、
水車出力は流量Ｑ２　に相当した値まで減少するが、上
水槽水位は再び上昇して最大値Ｈ１を保つ事になる。一
方、Ｑ、　＜Ｑ、の場合には、この説明と同様にして上
水槽水位は更に下降する。そして、上水槽水位がＨ３ま
で下がった場合には、案内羽根開示を更に小さな開度Ａ
３　まで閉め込み、Ｈ３まだ下がった場合には、Ａ４ま
で閉め込む事になるが、更に、上水槽水位が下がって、
最小水位のＨｌにまで達した時には、たとえ、電力発生
の要求があろうとも、流れ込む水の量が少な過ぎるので
、水車は停止せざるを得ない。

さて、このように構成した水車に直結されている発電機
を第１図のように構成する。即ち、Ｔは上述のように案
内羽根を制御されている水車、Ｇは水車Ｔに直結されて
回転駆動される９！電機、ＣＢはこの発電機Ｇと電力を
供給すべき電力系統りとを接続しているしゃ断器である
。この発電機Ｇの出力端子には可変負荷ＶＲの一端が接
続され、その他端は接地されている。

ここで、水車の案内羽根開度は、上水槽水位によりある
一定間度に制御され、水車はある一定出力を出して運転
している状態について考える。水車出力から電力系統り
が要求する負荷を差し引いた分を可変負荷ＶＲに供給し
、水車出力と合計負荷とを合わせて１回転速度を一定に
制御する。この状態で電力系統負荷が減少すると、回転
速度が上昇し、この回転速度の上昇分に応じて可変負荷
の負荷値を増やし、合計負荷を合わせて回転速度を一定
に制御し、逆に、電力系統負荷が増加した場合には１回
転速度が下降し、この回転速度の下降分に応じて可変負
荷の負荷値を減らして回転速度を制御する。但し、この
方式では、水車出力以上の電力系統負荷の要求があった
場合には、可変負荷の負荷をゼロにしても回転速度の回
復は達成出来ず、警報を発する等して、電力系統要求負
荷が供給可能最大出力を越えている事を操作員等へ知ら
しめ、電力系統負荷を減らす対応を採らねばならない。

回転速度制御の部分をブロック図に表わすと第２図に示
すようになる。

尚、説明中の可変負荷には、負荷値が変動してもその効
果に対する影響の度合いの少ない温水器等を用いれば、
水車の発生する出力を無駄なく回収する事ができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、簡便で安価でしかも効率的な水力原動
機の流量及び回転速度制御装置をする事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御方法の一実施例を示す回路図、第
２図は本発明による回転速度制御を示すブロック線図、
第３図はある流れ込み式水力発電所の水路系統面、第４
図は同水力発電所用水車の案内羽根開度と水車流量との
関係を表わす特性図である。 Ｌ・・・電力系統、ＣＢ・・・しゃ断器、Ｇ・・・発電
機、Ｔ・・・水車、ＶＲ・・・可変負荷、１・・・導水
路、２・・・上水槽、３・・・水圧鉄管、４・・・水車
、５・・・余水路、６・・・下流水路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、電力系統に同期並入される発電機を駆動する水力原
   動機において、流量調節手段は上池水位等の水理学的条
   件によって制御し、前記発電機の回転速度は、前記流量
   調節手段の制御とは独立に、本来電力を供給すべき負荷
   とは別に設けられた可変負荷を調節する事によって制御
   することを特徴とする水力電動機の制御方法。